專利名稱：一種基于鋁熱反應的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種軋輥的修復技術，尤其涉及一種基于鋁熱反應的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復技術。
背景技術：
軋輥作為軋鋼工業(yè)的重要工具，是軋鋼設備的最主要消耗部件，隨著產鋼量的增力口，軋輥消耗量迅速增加。我國大型鋼鐵企業(yè)軋輥損耗率約為0.8-1. I千克/噸，而大量民營企業(yè)中窄帶及中寬帶單機架軋機軋輥消耗量為1-2千克/噸，如冷軋工作輥按I. 2千克/噸鋼產量計算軋輥損耗，2010年僅冷軋板需消耗軋輥6. 4萬噸。為了適應薄板帶增長，鍛鋼軋輥每年需要量將以大于20%的速度增長。隨著近年來對鋼材質量要求的提高，軋制過程的強化，難變形金屬及合金鋼軋制的增加，軋輥的服役條件越來越殘酷，軋輥的損耗也同時加劇。鑒于軋輥消耗量大，大型軋輥價格昂貴，如何修復受損或報廢軋輥，并同時提高軋輥的質量(如耐磨性、耐急冷急熱工作環(huán)境性能、加工性能、硬度和強度等)是提高軋輥使用壽命，降低鋼材生產成本的關鍵。因此，軋輥的修復長期以來受到軋鋼行業(yè)以及有色金屬加工行業(yè)的高度關注。軋輥的損耗或失效形式主要是磨損，目前修復軋輥的技術有堆焊、熱噴涂、熱噴焊等。堆焊修復技術工藝復雜，生產率低，硬度不太高，軋輥在堆焊時容易產生裂縫、夾渣、焊瘤和脫落；熱噴涂修復技術的缺點是涂層與基材結合強度較低(25MPa 80MPa)，因其結合機理主要是機械結合，所以涂層存在孔隙和殘余應力，韌性差，切削加工性較差等問題；熱噴焊修復技術的缺點是熱噴焊材料必須與基材相匹配，噴焊材料和基材范圍比熱噴涂窄得多，且熱噴焊工藝中基材的變形比熱噴涂大得多。由上述得知，修復軋輥技術的關鍵在于，能產生成分與厚度可控、達到一定的硬度和耐蝕耐磨性能的修復層，且該修復層與軋輥基體具有良好的冶金結合，以大大提高軋輥的使用壽命，從而大幅度地降低軋鋼業(yè)的生產成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足，提供一種基于鋁熱反應的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復技術。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案一種基于鋁熱反應的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復技術，其特征在于將鋁熱反應和噴射沉積技術結合，利用鋁熱反應產出的合金液體，采用噴射沉積工藝直接沉積在待修復的軋輥表面，通過調整氣液比和沉積高度，使初始沉積層在軋輥表面重熔，從而形成與軋輥冶金結合的高合金沉積層。本發(fā)明所述的一種基于鋁熱反應的鋼液噴射沉積修復軋輥的技術，其特征在于所述的鋁熱反應中使用的鋁熱劑為鋁和三氧化二鐵的混合物。本發(fā)明所述的一種基于鋁熱反應的鋼液噴射沉積修復軋輥的技術，所述的鋁熱反應添加按照一定比例配制的高熔點或強碳化物形成的元素，使得從鋁熱反應中獲得的高溫、鋼液成分和待修復軋輥表面成分一致。本發(fā)明所述的一種基于鋁熱反應的鋼液噴射沉積修復軋輥的技術，其特征在于采用橫向移動噴射沉積裝置，軋輥(5)以30 60r/min旋轉，滑板(6)移動速率為5 30mm/s，鋼液液流直徑為5 8mm，噴嘴至軋輥表面高度即霧化高度為80 200mm，霧化氮氣的壓力為 0. 8 I. 4MPa。本發(fā)明所述的高熔點或強碳化物為C、Cr、Ni、Mo粉末合金元素。本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點本發(fā)明在保持沉積層組織致密、晶粒細小、力學性能優(yōu)異的同時，使得沉積層界面冶金結合良好，結合層抗拉強度提高，且本發(fā)明工藝過程簡單，且沉積層成分和厚度可控。


圖I是本發(fā)明軋輥修復技術的原理示意圖；圖2是本發(fā)明噴射沉積實驗沉積層的金相照片；其中1.減速機，2.傳動鏈條，3.齒輪盤，4.夾具，5.軋輥，6.滑板，7.霧化噴槍，8.坩堝，9.鋁熱劑，10.陶瓷過濾層，11.導液管，12.氮氣，13.霧化錐，14.滾輪，15.沉積層，16.收塵出口，17.霧化室，18.掃描方向。
具體實施方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述圖I中，電機通過減速機I和傳動鏈條2驅動齒輪盤3轉動，齒輪盤經過夾具4帶動軋輥5沿軸旋轉?；煊泻辖鹪氐匿X熱劑9置于坩堝8中，鋁熱劑被燃燒的鎂帶點燃后發(fā)生鋁熱反應，反應產生的高溫高合金鋼液通過陶瓷過濾層10，過濾掉鋁熱反應的副產品氧化物浮渣，液流經導液管11導至霧化器噴槍7，最終與通過霧化噴槍7的高壓氮氣12在霧化焦點相匯并充分霧化，同時形成霧化液流13，霧化后的高溫合金鋼液在軋輥表面形成沉積層15。坩堝8和噴槍7安裝在滑板6上，滑板6在滾輪14上通過曲柄連桿帶動，使坩堝和噴槍在掃描方向18上橫向掃描，霧化室17中塵埃和氮氣通過收塵出口 16收集。圖2所示為樣品的金相照片。以模擬鉻鑰球墨普通鑄鐵軋輥為實施對象，對相同成分的板材進行噴射沉積實驗。利用圖I所示的噴射沉積裝置進行試驗，其實驗步驟如下
I.先向坩堝8中加入質量比為3:1的Fe2O3與Al的市售鐵鋁熱劑4Kg，再向其中添加5%的-200目鉻粉、2%的-200目鎳粉、0. 03%的-325目石墨粉、0. 3%的-200目鑰粉和釩粉，然后混合均勻；2.向霧化噴槍7通入氮氣，霧化壓力為I. OMPa，再用鎂帶點燃鋁熱劑；3.待反應完全后，鋼液液流直徑為5mm，滑板6沿軋輥軸向移動，橫向移動速率為10mm/S，噴嘴至軋輥表面高度即霧化高度為100mm。實驗結束后，在鋼板中部沉積層與基體結合部位取樣，進行檢測。樣品的洛氏硬度為 68HRC。以上結合附圖對本發(fā)明的實施方式作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，任何在本發(fā)明權利要求上的改動都是本發(fā)明的保護范圍，且發(fā)明未詳述之處，均為本技術領域技術人員的公知技術。
權利要求
1.一種基于鋁熱反應的高溫鋼液噴射沉積軋輥修復技術，其特征在于將鋁熱反應和噴射沉積技術結合，利用鋁熱反應產出的合金液體，采用噴射沉積工藝直接沉積在待修復的軋輥表面，通過調整氣液比和沉積高度，使初始沉積層在軋輥表面重熔，從而形成與軋輥冶金結合的高合金沉積層。
2.根據權利要求I所述的一種基于鋁熱反應的鋼液噴射沉積修復軋輥的技術，其特征在于所述的鋁熱反應中使用的鋁熱劑為鋁和三氧化二鐵的混合物。
3.根據權利要求I所述的一種基于鋁熱反應的鋼液噴射沉積修復軋輥的技術，所述的鋁熱反應添加按照一定比例配制的高熔點或強碳化物形成的元素，使得從鋁熱反應中獲得的高溫鋼液成分和待修復軋輥表面成分一致。
4.根據權利要求I所述的一種基于鋁熱反應的鋼液噴射沉積修復軋輥的技術，其特征在于采用橫向移動噴射沉積裝置，軋輥(5)以30 60r/min旋轉，滑板(6)移動速率為5 30mm/s，鋼液液流直徑為5 8mm，噴嘴至軋輥表面高度即霧化高度為80 200mm，霧化氮氣的壓力為0. 8 I. 4MPa。
5.根據權利要求3所述的高熔點或強碳化物為C、Cr、Ni、Mo粉末合金元素。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于鋁熱反應的鋼液噴射沉積修復軋輥的技術，本發(fā)明將鋁熱反應和噴射沉積技術結合，利用鋁熱反應產出的合金液體，采用噴射沉積工藝直接沉積在待修復的軋輥表面，通過調整氣液比和沉積高度，使初始沉積層在軋輥表面重熔，從而形成與軋輥冶金結合的高合金沉積層。利用本發(fā)明修復軋輥提高了軋輥的耐磨性能，延長了軋輥的使用壽命，大大降低了軋鋼業(yè)的生產成本。
文檔編號C23C4/06GK102747315SQ20121023444
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權日2012年4月16日
發(fā)明者楊全毅, 楊現, 涂川俊, 范才河, 陳剛 申請人:湖南大學